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Theorem mulgaddcom 13038
Description: The group multiple operator commutes with the group operation. (Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by AV, 31-Aug-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
mulgaddcom.b  |-  B  =  ( Base `  G
)
mulgaddcom.t  |-  .x.  =  (.g
`  G )
mulgaddcom.p  |-  .+  =  ( +g  `  G )
Assertion
Ref Expression
mulgaddcom  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  N  e.  ZZ  /\  X  e.  B )  ->  (
( N  .x.  X
)  .+  X )  =  ( X  .+  ( N  .x.  X ) ) )

Proof of Theorem mulgaddcom
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 5895 . . . . . . 7  |-  ( x  =  0  ->  (
x  .x.  X )  =  ( 0  .x. 
X ) )
21oveq1d 5903 . . . . . 6  |-  ( x  =  0  ->  (
( x  .x.  X
)  .+  X )  =  ( ( 0 
.x.  X )  .+  X ) )
31oveq2d 5904 . . . . . 6  |-  ( x  =  0  ->  ( X  .+  ( x  .x.  X ) )  =  ( X  .+  (
0  .x.  X )
) )
42, 3eqeq12d 2202 . . . . 5  |-  ( x  =  0  ->  (
( ( x  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( x  .x.  X ) )  <->  ( (
0  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( 0 
.x.  X ) ) ) )
5 oveq1 5895 . . . . . . 7  |-  ( x  =  y  ->  (
x  .x.  X )  =  ( y  .x.  X ) )
65oveq1d 5903 . . . . . 6  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  .x.  X
)  .+  X )  =  ( ( y 
.x.  X )  .+  X ) )
75oveq2d 5904 . . . . . 6  |-  ( x  =  y  ->  ( X  .+  ( x  .x.  X ) )  =  ( X  .+  (
y  .x.  X )
) )
86, 7eqeq12d 2202 . . . . 5  |-  ( x  =  y  ->  (
( ( x  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( x  .x.  X ) )  <->  ( (
y  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) ) ) )
9 oveq1 5895 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( y  +  1 )  ->  (
x  .x.  X )  =  ( ( y  +  1 )  .x.  X ) )
109oveq1d 5903 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( y  +  1 )  ->  (
( x  .x.  X
)  .+  X )  =  ( ( ( y  +  1 ) 
.x.  X )  .+  X ) )
119oveq2d 5904 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( y  +  1 )  ->  ( X  .+  ( x  .x.  X ) )  =  ( X  .+  (
( y  +  1 )  .x.  X ) ) )
1210, 11eqeq12d 2202 . . . . 5  |-  ( x  =  ( y  +  1 )  ->  (
( ( x  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( x  .x.  X ) )  <->  ( (
( y  +  1 )  .x.  X ) 
.+  X )  =  ( X  .+  (
( y  +  1 )  .x.  X ) ) ) )
13 oveq1 5895 . . . . . . 7  |-  ( x  =  -u y  ->  (
x  .x.  X )  =  ( -u y  .x.  X ) )
1413oveq1d 5903 . . . . . 6  |-  ( x  =  -u y  ->  (
( x  .x.  X
)  .+  X )  =  ( ( -u y  .x.  X )  .+  X ) )
1513oveq2d 5904 . . . . . 6  |-  ( x  =  -u y  ->  ( X  .+  ( x  .x.  X ) )  =  ( X  .+  ( -u y  .x.  X ) ) )
1614, 15eqeq12d 2202 . . . . 5  |-  ( x  =  -u y  ->  (
( ( x  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( x  .x.  X ) )  <->  ( ( -u y  .x.  X ) 
.+  X )  =  ( X  .+  ( -u y  .x.  X ) ) ) )
17 oveq1 5895 . . . . . . 7  |-  ( x  =  N  ->  (
x  .x.  X )  =  ( N  .x.  X ) )
1817oveq1d 5903 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
( x  .x.  X
)  .+  X )  =  ( ( N 
.x.  X )  .+  X ) )
1917oveq2d 5904 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  ( X  .+  ( x  .x.  X ) )  =  ( X  .+  ( N  .x.  X ) ) )
2018, 19eqeq12d 2202 . . . . 5  |-  ( x  =  N  ->  (
( ( x  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( x  .x.  X ) )  <->  ( ( N  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( N 
.x.  X ) ) ) )
21 mulgaddcom.b . . . . . . 7  |-  B  =  ( Base `  G
)
22 mulgaddcom.p . . . . . . 7  |-  .+  =  ( +g  `  G )
23 eqid 2187 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
2421, 22, 23grplid 12927 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( ( 0g `  G )  .+  X
)  =  X )
25 mulgaddcom.t . . . . . . . . 9  |-  .x.  =  (.g
`  G )
2621, 23, 25mulg0 13019 . . . . . . . 8  |-  ( X  e.  B  ->  (
0  .x.  X )  =  ( 0g `  G ) )
2726adantl 277 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( 0  .x.  X
)  =  ( 0g
`  G ) )
2827oveq1d 5903 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( ( 0  .x. 
X )  .+  X
)  =  ( ( 0g `  G ) 
.+  X ) )
2927oveq2d 5904 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( X  .+  (
0  .x.  X )
)  =  ( X 
.+  ( 0g `  G ) ) )
3021, 22, 23grprid 12928 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( X  .+  ( 0g `  G ) )  =  X )
3129, 30eqtrd 2220 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( X  .+  (
0  .x.  X )
)  =  X )
3224, 28, 313eqtr4d 2230 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( ( 0  .x. 
X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( 0  .x. 
X ) ) )
33 nn0z 9286 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  NN0  ->  y  e.  ZZ )
34 simp1 998 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  ZZ )  ->  G  e.  Grp )
35 simp2 999 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  ZZ )  ->  X  e.  B )
3621, 25mulgcl 13031 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  y  e.  ZZ  /\  X  e.  B )  ->  (
y  .x.  X )  e.  B )
37363com23 1210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( y  .x.  X
)  e.  B )
3821, 22grpass 12907 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( X  e.  B  /\  ( y  .x.  X
)  e.  B  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ( X  .+  ( y  .x.  X ) )  .+  X )  =  ( X  .+  ( ( y  .x.  X ) 
.+  X ) ) )
3934, 35, 37, 35, 38syl13anc 1250 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( X  .+  ( y  .x.  X
) )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( ( y 
.x.  X )  .+  X ) ) )
4033, 39syl3an3 1283 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  -> 
( ( X  .+  ( y  .x.  X
) )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( ( y 
.x.  X )  .+  X ) ) )
4140adantr 276 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  /\  ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) )  ->  ( ( X 
.+  ( y  .x.  X ) )  .+  X )  =  ( X  .+  ( ( y  .x.  X ) 
.+  X ) ) )
42 grpmnd 12905 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( G  e.  Grp  ->  G  e.  Mnd )
43423ad2ant1 1019 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  ->  G  e.  Mnd )
44 simp3 1000 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  -> 
y  e.  NN0 )
45 simp2 999 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  ->  X  e.  B )
4621, 25, 22mulgnn0p1 13025 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  y  e.  NN0  /\  X  e.  B )  ->  (
( y  +  1 )  .x.  X )  =  ( ( y 
.x.  X )  .+  X ) )
4743, 44, 45, 46syl3anc 1248 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  -> 
( ( y  +  1 )  .x.  X
)  =  ( ( y  .x.  X ) 
.+  X ) )
4847eqeq1d 2196 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  -> 
( ( ( y  +  1 )  .x.  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) )  <-> 
( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) ) )
4948biimpar 297 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  /\  ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) )  ->  ( ( y  +  1 )  .x.  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) ) )
5049oveq1d 5903 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  /\  ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) )  ->  ( ( ( y  +  1 ) 
.x.  X )  .+  X )  =  ( ( X  .+  (
y  .x.  X )
)  .+  X )
)
5147oveq2d 5904 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  -> 
( X  .+  (
( y  +  1 )  .x.  X ) )  =  ( X 
.+  ( ( y 
.x.  X )  .+  X ) ) )
5251adantr 276 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  /\  ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) )  ->  ( X  .+  ( ( y  +  1 )  .x.  X
) )  =  ( X  .+  ( ( y  .x.  X ) 
.+  X ) ) )
5341, 50, 523eqtr4d 2230 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  /\  ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) )  ->  ( ( ( y  +  1 ) 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( ( y  +  1 ) 
.x.  X ) ) )
5453ex 115 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B  /\  y  e.  NN0 )  -> 
( ( ( y 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) )  ->  ( ( ( y  +  1 ) 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( ( y  +  1 ) 
.x.  X ) ) ) )
55543expia 1206 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( y  e.  NN0  ->  ( ( ( y 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) )  ->  ( ( ( y  +  1 ) 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( ( y  +  1 ) 
.x.  X ) ) ) ) )
56 nnz 9285 . . . . . 6  |-  ( y  e.  NN  ->  y  e.  ZZ )
5721, 25, 22mulgaddcomlem 13037 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  y  e.  ZZ  /\  X  e.  B )  /\  ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) ) )  ->  ( ( -u y  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( -u y  .x.  X ) ) )
58573exp1 1224 . . . . . . . 8  |-  ( G  e.  Grp  ->  (
y  e.  ZZ  ->  ( X  e.  B  -> 
( ( ( y 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) )  ->  ( ( -u y  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( -u y  .x.  X ) ) ) ) ) )
5958com23 78 . . . . . . 7  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( X  e.  B  ->  ( y  e.  ZZ  ->  ( ( ( y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( y  .x.  X ) )  -> 
( ( -u y  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( -u y  .x.  X ) ) ) ) ) )
6059imp 124 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( y  e.  ZZ  ->  ( ( ( y 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) )  ->  ( ( -u y  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( -u y  .x.  X ) ) ) ) )
6156, 60syl5 32 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( y  e.  NN  ->  ( ( ( y 
.x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( y 
.x.  X ) )  ->  ( ( -u y  .x.  X )  .+  X )  =  ( X  .+  ( -u y  .x.  X ) ) ) ) )
624, 8, 12, 16, 20, 32, 55, 61zindd 9384 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  B )  ->  ( N  e.  ZZ  ->  ( ( N  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( N  .x.  X ) ) ) )
6362ex 115 . . 3  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( X  e.  B  ->  ( N  e.  ZZ  ->  ( ( N  .x.  X
)  .+  X )  =  ( X  .+  ( N  .x.  X ) ) ) ) )
6463com23 78 . 2  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( N  e.  ZZ  ->  ( X  e.  B  -> 
( ( N  .x.  X )  .+  X
)  =  ( X 
.+  ( N  .x.  X ) ) ) ) )
65643imp 1194 1  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  N  e.  ZZ  /\  X  e.  B )  ->  (
( N  .x.  X
)  .+  X )  =  ( X  .+  ( N  .x.  X ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 104    /\ w3a 979    = wceq 1363    e. wcel 2158   ` cfv 5228  (class class class)co 5888   0cc0 7824   1c1 7825    + caddc 7827   -ucneg 8142   NNcn 8932   NN0cn0 9189   ZZcz 9266   Basecbs 12475   +g cplusg 12550   0gc0g 12722   Mndcmnd 12838   Grpcgrp 12898  .gcmg 13013
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-coll 4130  ax-sep 4133  ax-nul 4141  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-iinf 4599  ax-cnex 7915  ax-resscn 7916  ax-1cn 7917  ax-1re 7918  ax-icn 7919  ax-addcl 7920  ax-addrcl 7921  ax-mulcl 7922  ax-addcom 7924  ax-addass 7926  ax-distr 7928  ax-i2m1 7929  ax-0lt1 7930  ax-0id 7932  ax-rnegex 7933  ax-cnre 7935  ax-pre-ltirr 7936  ax-pre-ltwlin 7937  ax-pre-lttrn 7938  ax-pre-ltadd 7940
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-csb 3070  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-nul 3435  df-if 3547  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-iun 3900  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-tr 4114  df-id 4305  df-iord 4378  df-on 4380  df-ilim 4381  df-suc 4383  df-iom 4602  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-f1 5233  df-fo 5234  df-f1o 5235  df-fv 5236  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-1st 6154  df-2nd 6155  df-recs 6319  df-frec 6405  df-pnf 8007  df-mnf 8008  df-xr 8009  df-ltxr 8010  df-le 8011  df-sub 8143  df-neg 8144  df-inn 8933  df-2 8991  df-n0 9190  df-z 9267  df-uz 9542  df-seqfrec 10459  df-ndx 12478  df-slot 12479  df-base 12481  df-plusg 12563  df-0g 12724  df-mgm 12793  df-sgrp 12826  df-mnd 12839  df-grp 12901  df-minusg 12902  df-mulg 13014
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